Soil thermal diffusivity estimated from data of soil temperature and single soil component properties Difusividade térmica do solo estimada por observações de sua temperatura e por propriedades dos seus componentes
Under field conditions, thermal diffusivity can be estimated from soil temperature data but also from the properties of soil components together with their spatial organization. We aimed to determine soil thermal diffusivity from half-hourly temperature measurements in a Rhodic Kanhapludalf, using t...
| Main Authors: | , |
|---|---|
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Sociedade Brasileira de Ciência do Solo
2013-02-01
|
| Series: | Revista Brasileira de Ciência do Solo |
| Subjects: | |
| Online Access: | http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-06832013000100011 |
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|---|---|
| author | Quirijn de Jong van Lier Angelica Durigon |
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| author_sort | Quirijn de Jong van Lier |
| collection | DOAJ |
| description | Under field conditions, thermal diffusivity can be estimated from soil temperature data but also from the properties of soil components together with their spatial organization. We aimed to determine soil thermal diffusivity from half-hourly temperature measurements in a Rhodic Kanhapludalf, using three calculation procedures (the amplitude ratio, phase lag and Seemann procedures), as well as from soil component properties, for a comparison of procedures and methods. To determine thermal conductivity for short wave periods (one day), the phase lag method was more reliable than the amplitude ratio or the Seemann method, especially in deeper layers, where temperature variations are small. The phase lag method resulted in coherent values of thermal diffusivity. The method using properties of single soil components with the values of thermal conductivity for sandstone and kaolinite resulted in thermal diffusivity values of the same order. In the observed water content range (0.26-0.34 m³ m-3), the average thermal diffusivity was 0.034 m² d-1 in the top layer (0.05-0.15 m) and 0.027 m² d-1 in the subsurface layer (0.15-0.30 m).<br>A difusividade térmica do solo sob condições de campo pode ser estimada a partir de dados da sua temperatura, mas pode também ser estimada por meio das propriedades individuais dos seus componentes junto com a sua organização espacial. A difusividade térmica foi determinada com base em dados de temperatura do solo registrados de meia em meia hora num Nitossolo Vermelho, empregando-se três procedimentos de cálculo (o da razão das amplitudes, da defasagem e do proposto por Seemann), bem como a partir das propriedades individuais dos seus componentes, fazendo-se comparação entre procedimentos e métodos. Para a determinação da difusividade para períodos de onda curtos (um dia), o procedimento da defasagem apresentou-se mais confiável do que o da razão de amplitudes ou o do Seemann, especialmente para a determinação em camadas mais profundas, onde as variações térmicas são pequenas, pois apresentou valores coerentes para a difusividade térmica. O método que utiliza propriedades individuais dos componentes do solo, com os valores da condutividade térmica para arenito e caulinita, resultou em estimativas da difusividade térmica da mesma ordem de grandeza. Ao longo da faixa de teores de água observada, de 0,26-0,34 m³ m-3, o valor médio da difusividade térmica foi de 0,034 m² d-1 na camada superficial (0,05-0,15 m) e de 0,027 m² d-1, na camada subsuperficial (0,15-0,30 m). |
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| spelling | doaj.art-dd33f7721aea41629099ff9a6a16dfbf2022-12-21T21:59:31ZengSociedade Brasileira de Ciência do SoloRevista Brasileira de Ciência do Solo0100-06831806-96572013-02-01371106112Soil thermal diffusivity estimated from data of soil temperature and single soil component properties Difusividade térmica do solo estimada por observações de sua temperatura e por propriedades dos seus componentesQuirijn de Jong van LierAngelica DurigonUnder field conditions, thermal diffusivity can be estimated from soil temperature data but also from the properties of soil components together with their spatial organization. We aimed to determine soil thermal diffusivity from half-hourly temperature measurements in a Rhodic Kanhapludalf, using three calculation procedures (the amplitude ratio, phase lag and Seemann procedures), as well as from soil component properties, for a comparison of procedures and methods. To determine thermal conductivity for short wave periods (one day), the phase lag method was more reliable than the amplitude ratio or the Seemann method, especially in deeper layers, where temperature variations are small. The phase lag method resulted in coherent values of thermal diffusivity. The method using properties of single soil components with the values of thermal conductivity for sandstone and kaolinite resulted in thermal diffusivity values of the same order. In the observed water content range (0.26-0.34 m³ m-3), the average thermal diffusivity was 0.034 m² d-1 in the top layer (0.05-0.15 m) and 0.027 m² d-1 in the subsurface layer (0.15-0.30 m).<br>A difusividade térmica do solo sob condições de campo pode ser estimada a partir de dados da sua temperatura, mas pode também ser estimada por meio das propriedades individuais dos seus componentes junto com a sua organização espacial. A difusividade térmica foi determinada com base em dados de temperatura do solo registrados de meia em meia hora num Nitossolo Vermelho, empregando-se três procedimentos de cálculo (o da razão das amplitudes, da defasagem e do proposto por Seemann), bem como a partir das propriedades individuais dos seus componentes, fazendo-se comparação entre procedimentos e métodos. Para a determinação da difusividade para períodos de onda curtos (um dia), o procedimento da defasagem apresentou-se mais confiável do que o da razão de amplitudes ou o do Seemann, especialmente para a determinação em camadas mais profundas, onde as variações térmicas são pequenas, pois apresentou valores coerentes para a difusividade térmica. O método que utiliza propriedades individuais dos componentes do solo, com os valores da condutividade térmica para arenito e caulinita, resultou em estimativas da difusividade térmica da mesma ordem de grandeza. Ao longo da faixa de teores de água observada, de 0,26-0,34 m³ m-3, o valor médio da difusividade térmica foi de 0,034 m² d-1 na camada superficial (0,05-0,15 m) e de 0,027 m² d-1, na camada subsuperficial (0,15-0,30 m).http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-06832013000100011propriedades térmicas do solomodelagemsoil thermal propertiesmodeling |
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